Durant les dernières décennies, la désintégration induite par une boucle $b o sgamma$, a attiré beaucoup d'attention à cause de sa sensibilité potentielle à la nouvelle physique. Dans le model standard, les transitions $b o sgamma_{L(R)}$ et $overline{b} o overline{s}gamma_{R(L)}$ sont proportionnelles aux coefficients de Wilson $C_7(C'_7)$.La désintégration $B o Kpipigamma$ offre à travers l'analyse angulaire un observable P impaire ($lambda$) et à traversle mélange $B-overline{B}$ un observable CP impaire ($S_{ho Kgamma}$) tous deux étants sensibles au rapport $C'_7/C_7approx m_s/m_b$. La difficulté principale étant que $lambda$ et $S_{ho Kgamma}$ sont accompagnés par un facteur de dilution provenant de la désintégration forte. Ce travail est centré sur l'éstimation et la modélisation de ces facteurs de dilution. La transition $B o Kpipigamma$ se produit en tant quetrois désintégrations successives.La transition faible $B o K_{res}gamma$ est suivie par la désintégration forte en trois corps de la résonance kaonic $K_{res} o Kpipi$ via trois états intermediaires distincts $ho K$, $K^*pi$ et $kappapi$.L'observable $S_{ho Kgamma}$ est accessible avec l'état final $K^0pi^+pi^-gamma$, mais la présence de $K^{*pm}pi^mp$ et $kappa^pmpi^mp$, n'étants pas état propre de CP, induit le facteur de dilution $D$.Pour résoudre ce problème, nous dérivons l'expression de $D$ en fonction des ondes partielles $ho K$, $K^*pi$ et $kappapi$ et en incluant les résonances kaonic $K_1(1270/1400), K^*(1410)$ et $K_2^*(1430)$. Afin de calculer le facteur de dilution, les ondes partielles peuvent être extraites avec l'état final $K^{pm}pi^{mp}pi^{pm}gamma$, où la sensibilité expérimentale est plus élevée. Ensuite, nous proposons une nouvelle méthode, indépendante du model, pour déterminer $D$, qui consiste a extraire le facteur de dilution independamment de $S_{ho Kgamma}$ en utilisant des états finaux avec un pion neutre tels que $K^+pi^-pi^0gamma$. En exploitant des données existantes avec $m_{Kpipi} <1.8;$GeV$/c^2$, nous obtenons $D=0.92pm0.17$.Lorsque l'on considère juste $K_1(1270/1400)$ et $K^*(1410)$, $lambda$ peut être extrait de la distribution angulaire and de Dalitz avec une précision de l'ordre de $pm 10%$ pour un echantillon de $5.10^3$ évènements générés à l'aide de la méthode Monté Carlo. Mais cela demande une bonne connaissance de différentes quantités importantes pour la désintégration forte telles que l'angle de mélange de $K_1$, les rapports de branchement individuel $B o K_{res}gamma$ et les phases relatives. Nous montrons que certains de ces paramètres et $lambda$ peuvent être simultanément ajustés avec une perte de précision de juste quelques pourcents. Puis nous dérivons comment, en utilisant seulement la distribution angulaire, il est possible d'annuler partiellement les contributions provenants de la désintégration forte afin d'obtenir une limite inférieure pour $|lambda|$. / Over the last decades, the loop induced decay $b o sgamma$ has attracted a considerable amount of attention due to its potential sensitivity to new physics. In the standard model, the processes $b o sgamma_{L(R)}$ and $overline{b} o overline{s}gamma_{R(L)}$ are proportional to the Wilson coefficients $C_7(C'_7)$. The decay $B o Kpipigamma$ provides via angular analysis a parity odd observable ($lambda$) and via $B-overline{B}$ mixing a CP odd observable ($S_{ho Kgamma}$) both sensitive to the ratio $C'_7/C_7approx m_s/m_b$. The main issue is that both $lambda$ and $S_{ho Kgamma}$ are accompanied by a dilution factor originating from the strong decay. This work is focused on the estimation and modelisation of those dilution factors.The transition $B o Kpipigamma$ occurs as three subsequent decays. The weak process $B o K_{res}gamma$ is followed by the strong 3-body decay of the kaonic resonance $K_{res} o Kpipi$ via three distinct intermediate states $ho K$, $K^*pi$ and $kappapi$.The observable $S_{ho Kgamma}$ is accessible with the final state $K^0pi^+pi^-gamma$, but the presence of non CP eigenstates $K^{*pm}pi^mp$ and $kappa^pmpi^mp$ induce the dilution factor $D$.To deal with this inconvenience, we derive the expression of $D$ in terms of the partial waves $ho K$, $K^*pi$ and $kappapi$ and including the koanic resonances $K_1(1270/1400), K^*(1410)$ and $K_2^*(1430)$. The partial waves can then be fitted using the final state $K^{pm}pi^{mp}pi^{pm}gamma$, where the experimental sensitivity is higher, in order the compute the dilution factor. Then we propose a new model independent method to determine $D$, which consist in extracting the dilution factor independently of $S_{ho Kgamma}$ using final states with one neutral pion such as $K^+pi^-pi^0gamma$. Exploiting existing data with $m_{Kpipi} <1.8;$GeV$/c^2$, we obtained $D=0.92pm0.17$.When considering only $K_1(1270/1400)$ and $K^*(1410)$, fitting the angular and Dalitz plot distribution allows to extract $lambda$ with an accuracy of the order of $pm 10%$ for a sample of $5.10^3$ Monte Carlo generated events. But this require a good knowledge of different quantities of importance in the strong decay such as the $K_1$ mixing angle, individual $B o K_{res}gamma$ branching ratios and relative phases. We show that some of those parameters can simultaneously fitted with $lambda$ with a loss of accuracy of just a few percent. We derive how, using only the angular distribution, one can partially cancel contribution from the strong decay and obtain a lower bound on $|lambda|$.

La découverte au LHC d'un boson scalaire possédant des propriétés fortement similaires à celles du boson de Higgs du Modèle Standard, indique certainement que l'acteur principal du mécanisme de la brisure de symétrie électrofaible a été trouvé. Cependant, plusieurs théories au-delà du Modèle Standard prédisent l'existence d'une particule similaire provenant d'un secteur plus riche. La mesure des propriétés du boson scalaire découvert nous permettra de savoir si celui-ci correspond ou non à la particule prédite par le Modèle Standard. Pour ce faire, nous utilisons une approche modèle-indépendante via le cadre d'une théorie des champs effective (TCE) pour le boson de Higgs, afin de paramétrer les déviations de ses couplages à la matière par rapport au Modèle Standard. Nous nous focalisons sur une théorie basée sur un Lagrangien effectif de dimension 6, qui inclut à la fois des opérateurs de Charge-Parité paire et impaire. Dans un premier temps nous tentons d'obtenir des contraintes sur une partie des coefficients effectifs de Wilson, pertinents pour la physique du boson de Higgs au LHC, en utilisant les dernières données de taux du Higgs provenant du Run-I des expériences ATLAS et CMS, ainsi que des données de précision électrofaibles du LEP, SLC et du Tevatron. Nous montrons que les données actuelles sont capables de contraindre de manière significative les opérateurs de CP paire ainsi que certains opérateurs de CP impaire du Lagrangien effectif. Dans un second temps nous étudions de possibles désintégrations exotiques du boson de Higgs, qui ne sont générées qu'en tant que conséquence des opérateurs effectifs de dimension 6 (générés par de la nouvelle physique inconnue) et non par le Modèle Standard seul. Les limites expérimentales actuelles nous permettent de placer des bornes supérieures sur ces opérateurs. Pour finir nous analysons certaines limitations de l'approche effective, par la comparaison de certains processus avec boson de Higgs à l'ordre des arbres dans la TCE, avec les prédictions pour les mêmes processus calculés à l'arbre et à une boucle, dans une classe simple d'extensions du Modèle Standard connue sous le nom de "Two-Higgs doublet models". / The discovery at the LHC of a scalar boson, the properties of which are strongly similar to the ones of the Standard Model Higgs boson, certainly indicate that the main actor of the electroweak symmetry breaking mechanism was found. However, many beyond-the-Standard Model theories predict the existence of such a similar particle coming from a richer sector. Measuring the properties of the discovered scalar will tell us whether or not it is the same particle as the one predicted by the Standard Model. To this aim we use a model-independent approach through a Higgs Effective Field Theory (EFT) framework to parametrize the deviations of its couplings to matter from the Standard Model. We focus on a Higgs EFT framework based on a dimension-6 effective Lagrangian, including both CP-even and CP-odd operators. We first attempt at putting constraints on a part of the effective Wilson coefficients relevant for Higgs physics at the LHC, using the latest Higgs rates data from the Run-I of the ATLAS and CMS experiments, as well as electroweak precision data from LEP, SLC and Tevatron. We show that the current data is able to significantly constrain CP-even and some CP-odd operators of the effective Lagrangian. We then move on to the study of possible exotic Higgs decays, that can only be generated as a consequence of the effective dimension-6 operators (generated from unknown new physics) and not from within the Standard Model alone, and derive upper bounds on those operators given the present experimental limits. Finally we analyze some of the limitations of the effective approach by comparing predictions on some Higgs processes at tree-level in EFT with respect to predictions at tree and 1-loop level on the same processes computed in a simple class of Standard Model extensions known as "Two-Higgs doublet models".

The branching fraction for B -&amp;gt; rho e nu decays and the CKM matrix element |Vub| is measured with semileptonic exclusive B-meson decays using approximately 55 million Upsilon(4S) -&amp;gt; BBbar decays collected during the years 2000 and 2001 with the BABAR detector. The result is Br(B0 -&amp;gt; rho- e+ nu) = (3.39 +- 0.44 +- 0.52 +- 0.60) x 10^-4, and |Vub| = (3.69 +- 0.23 +- 0.27 +0.40-0.59) x 10^-3. The quoted errors are statistical, systematic, and theoretical respectively. These are combined results obtained using five different form-factor models. Individual results are also quoted. / Das Verzweigungsverhältnis B -&amp;gt; rho e nu und das CKM Matrix Element |Vub| werden mittels semileptonischer exklusiver B Mesonen Zerfälle gemessen. Die Daten wurden in den Jahren 2000 und 2001 mit dem BABAR Dektektor aufgezeichnet und ensprechen ungefähr 55 Millionen Upsilon(4S) -&amp;gt; BBbar Zerfällen. Das Ergebnis ist Br(B0 -&amp;gt; rho- e+ nu) = (3.39 +- 0.44 +- 0.52 +- 0.60) x 10^-4 und |Vub| = (3.69 +- 0.23 +- 0.27 +0.40-0.59) x 10^-3. Die angegebenen Fehler sind statistisch, systematisch und theoretisch. Dieses Ergebnis ist eine Kombination von Ergebnissen fünf verschiedener Form-Faktor Modelle. Die Ergebnisse werden auch für jedes Modell einzeln angegeben.

Dans le Modèle Standard de la physique des particules, le mécanisme Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) décrit le phénomène du mélange des quarks. De ses paramètres, l'angle gamma est celui connu avec la moins grande précision. Les mesures directes donnent une incertitude d'environ 15º, importante comparée à celle sur la valeur extraite des ajustements globaux, de 3º. Pour vérifier la cohérence du Modèle Standard, gamma doit être mesuré précisément. Cela est possible en utilisant des processus au niveau des arbres, où seules des contributions du Modèle Standard sont attendues, ou avec des processus impliquant des boucles, qui peuvent être sensibles à des effets au-delà. Des différences entre la mesure de gamma avec des diagrammes en arbres et avec des boucles pourraient être donc une indication de nouvelle physique. Cette thèse présente la première mesure des observables CP dans la désintégration B0 -> DK*0. Celle-ci est sensible à gamma du fait de l'interférence entre l'amplitude des diagrammes b -> u et b -> c, au niveau des arbres. L'asymétrie CP dans le mode B0 -> D(K+K-)K*0 et le rapport des largeurs partielles avec B0 -> D(K+pi-)K*0 sont mesurés avec 1 /fb de données récoltées par l'expérience LHCb en 2011,A_KK_d = -0,452 +/- 0,230 +/- 0,025 = A_CP+,R_KK_d = 1,360 +/- 0,366 +/- 0,075 = R_CP+. L'asymétrie CP du mode supprimé B0 -> D(K-pi+)K*0 et le rapport des largeurs partielles avec le favorisé B0 -> D(K+pi-)K*0 sont mesurés avec 3 /fb de données récoltées en 2011 et 2012,A_sup_d = -0,094 +/- 0,318 = A_ADS,R_d = 0,075 +/- 0,023 = R_ADS. Les études réalisées sur le système de déclenchement hadronique de l'expérience LHCb sont aussi présentées. / In the Standard Model of particle physics, the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) mechanism describes the quark mixing effect. The CKM gamma angle is one of the parameters of the Standard Model that are known less accurately. Direct measurements give an uncertainty of around 15º, large with respect to the uncertainty on the value extracted from global fits, of 3º. In order to test the Standard Model consistency, the gamma angle needs to be measured precisely. This can be done using processes at the tree-level, where only Standard Model contributions are expected, or using processes involving loop diagrams, which can be sensitive to physics beyond the Standard Model. Differences in the gamma measurement from tree and loop diagrams would be an indication of new physics. This thesis presents the first measurement of the CP observables in the B0 -> DK*0 decay. Sensitivity to gamma arises from the interference of the b -> u mediated amplitude with the b -> c one, at the tree-level. The CP asymmetry of the B0 -> D(K+K-)K*0 mode and the partial width ratio of this channel with respect to B0 -> D(K+pi-)K*0 are measured using 1 /fb of data collected by the LHCb experiment in 2011,A_KK_d = -0.452 +/- 0.230 +/- 0.025 = A_CP+,R_KK_d = 1.360 +/- 0.366 +/- 0.075 = R_CP+. The CP asymmetry of the suppressed B0 -> D(K-pi+)K*0 mode and the partial width ratio with respect to the favoured B0 -> D(K+pi-)K*0 are measured using the total 3 /fb of data collected in 2011 and 2012,A_sup_d = -0.094 +/- 0.318 = A_ADS,R_d = 0.075 +/- 0.023 = R_ADS. In addition, the studies performed on the hardware hadronic trigger of the LHCb experiment are also presented.

The Standard Model of Elementary Particle Physics (SM) is the present theoryfor the elementary particles and their interactions and is a well-established theorywithin the physics community. The SM is a combination of Quantum Chromodynamics(QCD) and the Glashow{Weinberg{Salam (GWS) electroweak model. QCDis a theory for the strong force, whereas the GWS electroweak model is a theoryfor the weak and electromagnetic forces. This means that the SM describes allfundamental forces in Nature, except for the gravitational force. However, the SMis not a nal theory and some of its problems will be discussed in this thesis.In the rst part of this thesis, several properties of baryons are studied suchas spin structure, spin polarizations, magnetic moments, weak form factors, andnucleon quark sea isospin asymmetries, using the chiral quark model (QM). TheQM is an eective chiral eld theory developed to describe low energy phenomena of baryons, since perturbative QCD is not applicable at low energies. The resultsof the QM are in good agreement with experimental data.The second part of the thesis is devoted to the concept of quantum mechanicalneutrino oscillations. Neutrino oscillations can, however, not occur within the GWSelectroweak model. Thus, this model has to be extended in some way. All studiesincluding neutrino oscillation are done within three avor neutrino oscillationmodels. Both vacuum and matter neutrino oscillations are considered. Especially,global ts to all data of candidates for neutrino oscillations are presented and alsoan analytical formalism for matter enhanced three avor neutrino oscillations usingtime evolution operators is derived. Furthermore, investigations of matter eectswhen neutrinos traverse the Earth are included.The thesis begins with an introductory review of the QM and neutrino oscillationsand ends with the research results, which are given in the nine accompanyingscientic articles. / QC 20100616

Cette thèse est dédiée à l’étude des désintégrations B0 s → φγ au LHCb afin de mesurer la polarisation du photon . Au niveau des quarks, ces désintégrations procèdent via une transition pingouin b→ sγ et sont sensibles aux éventuelles contributions virtuelles de Nouvelle Physique. La mesure de la polarisation du photon permet de tester la structure V – A du couplage du Modèle Standard dans les processus des diagrammes de boucles de pingouin. Cette mesure peut être réalisée en étudiant le taux de désintégration dépendant du temps des mésons B. Une analyse délicate a été faite pour comprendre la distribution du temps propre et l’acceptance de sélection qui affecte cette distribution. Afin de contrôler l’acceptance de temps propre, des méthodes basées sur les données ont été développées. Plusieurs stratégies utilisées dans la mesure de la polarisation des photons sont introduites et des résultats préliminaires sont présentés. De plus, une étude de certains effets systématiques est discutée. Dans le cadre de l’étude des désintégrations radiatives, une nouvelle procédure d’identification de photons a été développée et nous avons fourni un outil pour calibrer la performance de la variable de séparation photon/pion neutre sur la simulation. Ces outils sont d’intérêt général pour la collaboration LHCb et sont largement utilisés. / This thesis is dedicated to the study of the photon polarization in B0 s → φγ decays at LHCb. At the quark level, such decays proceed via a b→ sγ penguin transition and are sensitive to possible virtual contributions from New Physics. The measurement of the photon polarization stands also as a test of the V – A structure of the Standard Model coupling in the processes mediated by loop penguin diagrams. The measurement of the photon polarization can be done through a study of the time-dependent decay rate of the B meson. A delicate treatment has been done to understand the proper time distribution and the selection acceptance affecting it. To control the proper time acceptance, data driven control methods have been developed. Several possible strategies to measure the photon polarization are introduced and preliminary blinded results are presented. A study of some of the systematic effects is discussed. In the context of studying radiative decays, the author has developed a new photon identification procedure and has provided a tool to calibrate the performance of the photon/neutral pion separation variable on simulation. Those tools are of general interest for the LHCb collaboration and are widely used.

This thesis presents the search for the dark sector process h -> Zd Zd -> 4l in events collected by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider in 2015--2018. In this theorized process, the Standard Model Higgs boson (h) decays to four leptons via two intermediate Beyond-the-Standard-Model particles each called Zd. This process arises from interactions of the Standard Model with a dark sector. A dark sector consists of one or more new particles that have limited or zero interaction with the Standard Model, such as the new vector boson Zd (dark photon). It could have a rich and interesting phenomenology like the visible sector (the Standard Model) and could naturally address many outstanding problems in particle physics. For example, it could contain a particle candidate for dark matter. In particular, Higgs decays to Beyond-the-Standard-Model particles are well-motivated theoretically and are not tightly constrained; current measurements of Standard Model Higgs properties permit the fraction of such decays to be as high as approximately 30%. The results of this search do not show evidence for the existence of the h -> Zd Zd -> 4l process and are therefore interpreted in terms of upper limits on the branching ratio B(h -> Zd Zd) and the effective Higgs mixing parameter kappa^prime. / Graduate